(57)【要約】【課題】本発明は動的なホログラフィー画像印刷物を含む各種の平面画像を検査できる検査システム及びその検査方法を提供する。【解決手段】本発明は複数のセンサを融合させる技術を用い、複数の画像センサの設置と角度を調整して、被検査画像の検査できない区域をずらすと同時に、複数の画像センサから検出された画像をデジタル化処理してから処理部に伝送する。処理部は標準モデル画像と被検査画像に対して分析及び処理を行うことにより、各種の汚損と偏色を検査でき、イメージ印刷物に対する品質検査及び印刷物検査の作業負担を低減でき、人件費コストを節約できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ、画像信号取得部、画像分析処理部、通信制御インターフェース部からなる４つの部分を備えている高知能デジタルイメージ検査システムにおいて、
前記アクチュエータは対向照射式の光電気検査装置を用い、被検査画像の位置決めを制御し、
前記画像信号取得部は画像センサ組を用い、異なる角度の被検査印刷物の画像と、対応する比較用の標準モデル画像とを取得でき、
前記画像分析処理部は複数の画像に対する総合分析及び処理の過程を含むことを特徴とするデジタルイメージ検査システム。
【請求項２】
モデル画像処理、画像の見当合わせ、モデル画像と被検査画像との比較、汚損類型の識別、処理結果の出力及び制御を備えた請求項1に記載の高知能デジタルイメージ検査システムの検査方法であって、
前記モデル画像処理は、複数のセンサから取得された画像に対する処理を含み、センサ毎に検査区域を設定し、異なるセンサは異なる区域を検査し、すべてのセンサにより検査される区域の合併は検査すべきすべての区域を含み、
前記画像の見当合わせは複数の画像に対する見当合わせを含み、
前記モデル画像と被検査画像との比較は複数の画像に対する処理を含み、
前記汚損類型の識別は複数の画像の汚損状況に対する総合分析を含むことを特徴とする高知能デジタルイメージ検査システムの検査方法。
【請求項３】
前記画像の見当合わせは、最小誤差の見当合わせ検索に基づいた幾何校正計算法を用い、まず幾つかの小さな区域を選択して、局部の検索により見当合わせを行い、小さな区域の指定座標を画像調整の幾何校正制御点とし、画像の見当合わせの精度を高めることを特徴とする請求項２に記載の高知能デジタルイメージ検査システムの検査方法。
【請求項４】
前記汚損類型の識別は、被検査画像の形状や色の変化の特徴に基づいてモード識別方法にて汚損類型を確定することを特徴とする請求項２に記載の高知能デジタルイメージ検査システムの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高知能デジタルイメージ検査システム及びその検査方法に関わり、特に印刷品質を検査する検査システム及びその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷技術の発展に伴い、印刷物、特に包装用印刷物は益々綺麗になっている。多色印刷が採用されているだけではなく、動的なレーザーホログラフィー画像技術も採用されている。一方、印刷品質に対する要求も益々高くなり、特に包装用印刷物については、肉眼で観察可能な如何なる欠陥の存在も許されないため、印刷物に対して厳しく検査しなければならない。しかも、印刷効率に対する要求も高くなっており、印刷過程において印刷品質の変化をリアルタイムで監視でき、適時な調整によって印刷品質を向上することも求められている。
【０００３】
従来、印刷物の品質に対する検査は主に作業者の目測によって行われていた。印刷会社の毎日の印刷量がとても多く、且つ不良品率も高いので、多くの熟練作業者を使って検査を行うことが多い。そのため、大量の労力や物質を費やすだけではなく、作業者の目の疲労を引き起こし、検査漏れと検査間違いが生じやすいといった問題点があった。
【０００４】
印刷物検査の自動化が将来的な発展動向であり、デジタル画像処理技術を印刷物の品質検査に応用するのは新しい発展方向となるにちがいない。現在の印刷物検査技術では通常、画像対比法を採用している（例えば、特許文献１，２参照）。即ち、１つの被検査印刷物の画像を選択し、当該印刷物の標準画像との見当合わせ（所謂トンボ合わせ）や差分などの画像処理技術により、被検査印刷物と標準画像との差異を検出することで、印刷物に対する検査を行うようになっている。
【０００５】
動的なレーザーホログラフィー画像印刷技術が開発されてから、その印刷物の美しさと三次元の動的な視覚効果により、当該技術は偽物防止印刷に応用されるだけではなく、各種の包装用印刷にも多く応用されてきている。例えばタバコ標識の印刷にも利用されている。しかし、動的なレーザーホログラフィー画像印刷技術により印刷された印刷物は、その画素点ごとに回折効果があるため、印刷された画像は三次元の動的な視覚効果を有し、異なる観察方向と光の照射方向によって、異なる色彩と画像が見られ、直接に画像が生成されず、強い反射光が生じる。従って、上記のような簡単な見当合わせと差分技術は適用できなくなり、新技術を採用しなければならない。
【特許文献１】特開２００４−２２６１２８号公報
【特許文献２】中国特許第１５１７７０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、動的なレーザーホログラフィー画像印刷物を含む各種の平面イメージを検査できる検査システム及びその検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明の高知能デジタルイメージ検査システムは、アクチュエータ、画像信号取得部、画像分析処理部、通信制御インターフェース部を備えている。前記アクチュエータは対向照射式の光電気検査装置を用い、被検査画像の位置決めを制御する。前記画像信号取得部は画像センサ組を用い、異なる角度の被検査印刷物の画像と、対応する比較用の標準モデル画像を取得する。前記画像分析処理部は複数の画像に対する総合分析及び処理を行う。
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明の高知能デジタルイメージ検査システムの検査方法は、モデル画像処理、画像の見当合わせ、モデル画像と被検査画像との比較、汚損類型の識別、処理結果の出力及び制御を備えている。前記モデル画像処理は複数のセンサから取得された画像に対する処理を含み、センサ毎に検査区域を設定し、異なるセンサは異なる区域を検査し、すべてのセンサにより検査される区域の合併は検査すべきすべての区域を含む。前記画像の見当合わせは複数の画像に対する見当合わせを含む。前記モデル画像と被検査画像との比較は複数の画像に対する処理を含む。前記汚損類型の識別は複数の画像の汚損状況に対する総合分析を含む。
【０００９】
本発明では、画像の見当合わせに際して、最小誤差の見当合わせ検索に基づいた幾何校正の計算法を用う。即ち、まず幾つかの小さな区域を選択し、局部の検索により見当合わせを行い、小さな区域の所定座標を画像調整の幾何校正の制御点としている。従って、画像の見当合わせの精度を向上できる。
【００１０】
本発明では、汚損類型の識別に際して、被検査画像の形状や色の変化の特徴に基づいて、モード識別方法を用いて汚損類型を確定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は画像分析処理技術を用いて既存の各種の汚損、偏色などに対する検査を含むイメージ印刷物に対する検査を行う。従って、イメージ印刷物の品質検査と、印刷品質のリアルタイムでの制御とを実現でき、動的なレーザーホログラフィー画像を検査できない従来の検査方法の問題点を解決することで、画像検査の自動化レベルを向上させ、検査の作業負担を有効に低減し、人件費コストを節約することができる。本発明の思想は合理的であり、拡張性が高く、応用の見通しは明るい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は画像センサ組を採用し、検査すべきイメージに対してこれらのセンサにて同時に画像を生成させ、センサ毎に１つの画像を取得し、且つ生成された画像に対してデジタル化処理を行う。これにより、イメージに関する１つ又は複数のデジタル画像を同時に取得する。普通のカラーイメージは動的なレーザー画像を有しないため、１つの画像センサを利用すればよい。動的なレーザー画像を有するイメージに対しては、異なる画像センサによって異なる画像が得られる。あるセンサにおける検査不能な区域には、ほかの画像上において当該区域の正常的且つ検査可能な画像を見つけることができる。従って、センサの設置又は角度調整は、生成画像の検査不能な区域をずらすべく、被検査イメージの各区域には、あるセンサによって正常な生成画像が得られることを保証する。
【００１３】
本発明の主なメカニズムは、動的なレーザーホログラフィー画像が所定角度範囲内では強い動的な画像と光反射を有しその他の角度範囲内では弱い動的な画像と光反射を有する特徴を利用するものである。センサから得られた画像では、画像上の一部の区域が強い光に反射されて検査できずその他の区域が画像検査に用いられる正常の生成画像を得ることができる。このように、複数のセンサを融合させる技術を用いることにより、レーザーの回折に起因して正確な画像生成ができない問題点を解決する。
【００１４】
そこで、被検査イメージに対しては、実際の需要に基づいてセンサ毎に、正常に印刷された1枚の画像を予め採集し、当該画像を比較用モデルとすることができる。そして、アクチュエータを駆動して被検査のイメージ印刷物を受検位置に送り、且つ１対の発光及びフォトユニットを用いてイメージ印刷物の移動位置を検出する。イメージ印刷物が指定位置に送られたことを検出した時、関係する画像センサを駆動して画像を採集し、採集された画像を処理部に送る。処理部は、関係する画像センサから得られた画像を対応モデルに対して見当合わせ及び比較を行う。モデル毎に行う比較は所定の区域だけで行い、すべての比較結果をまとめて、各種の汚損状況を識別させて最後の検査結果を得る。検査結果に基づいて、制御信号を仕分け装置に送信して、被検査イメージ印刷物の自動仕分けを制御できるとともに、制御信号を送信して印刷設備をリアルタイムで制御することができる。また、汚損の位置や種類などの情報を含む検査結果を、通信インターフェースを介してサーバーに伝送して保存させ、又は既存のメモリに保存させて、後の分析に用いる。
【００１５】
本発明の高知能デジタルイメージ検査システムは、アクチュエータと、画像信号取得部と、画像分析処理部と、通信制御インターフェースとの４つの部分を備える。アクチュエータは被検査イメージ印刷物を搬送するためのものである。画像信号取得部は画像を取得及びデジタル化するためのものである。画像分析処理部はモデル画像処理、画像の見当合わせ、モデル画像と被検査画像の比較、汚損類型の識別、処理結果の出力及び制御からなる５つの処理を行う。通信制御インターフェースはシステムと関連装置とを通信接続するためのものであり、関連装置との接続には自動仕分け装置（図２の部材番号１１参照）との接続や印刷設備（同部材番号１２参照）との接続を含む。
【００１６】
本発明の画像センサ組は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳのような普通のビデオカメラからなる高識別率の画像センサでもよい。その数は1台又は複数台で、異なる角度に取り付けてもよい。もし画像センサから出力された信号がアナログ信号であれば、デジタル化するためのユニットを増設する必要があり、アナログ信号をデジタル化した後に、処理部に送って分析処理を行う。
【００１７】
本発明では、被写体を照らすためのランプは三原色のランプでもよいし、フラッシュランプ又は他の光源でもよい。
【００１８】
本発明の処理部は、例えばＤＳＰ、ＲＩＳＣ、ＣＩＳＣ処理装置などのような個々の処理装置でもよいし、複数の処理装置（即ち処理装置組）でもよい。また、普通のコンピュータでもよい。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施例の画像センサ組は２つのビデオカメラ１，２を利用している。アクチュエータは搬送ベルト８である。図２にのみ、処理部９、通信制御インターフェース１０、自動仕分け装置１１、印刷設備１２を示す。図１に示すように、搬送ベルト８には１つの小さな溝６を設けている。搬送ベルト８が印刷物４を第１ビデオカメラ１と第２ビデオカメラ２の下に搬送すると、フォトユニット５は印刷物４が被検査位置に搬送されたことを検出する。詳しくは、フォトユニット５は、投光ユニット７から投射されて溝６を通過した光を検出している。印刷物４が投光ユニット７とフォトユニット５との間を通過すると、フォトユニット５が検出する光が遮られる。
前記処理部９は、フォトユニット５からの信号を受信して分析処理することにより、印刷物４が被検査位置に搬送されたことを判定すると、被検査位置に存在する印刷物４を照射するためのランプ３を点灯すると共に、第１ビデオカメラ１と第２ビデオカメラ２を駆動して印刷物４の画像を撮影する。つまり、処理部９は第１及び第２ビデオカメラ１，２に対して露光制御を行う。そして、処理部９は第１及び第２ビデオカメラ１，２からの画像信号に対して見当合わせ、モデル比較及び汚損類型の識別などの処理を行う。処理部９は処理結果に基づいて例えば自動仕分け装置１１又は印刷設備１２を制御するための制御信号を出力し、印刷品質に対しての自動制御を実現する。
【００２０】
図３に示すように、デジタル化された1枚のモデル画像を処理部９又は処理部組に送った後、モデル画像処理によりモデルの検査区域が確定される。人間とコンピュータの間のインタラクションによって、対応する検査区域が選択される。さらに、人間とコンピュータの間のインタラクションによって、画像幾何校正に用いられる幾つかの小さな区域が選択される。被検査印刷物のデジタル化画像に対しては、画像の見当合わせ過程で、同じセンサから得られたモデル画像を用いて画像の見当合わせを行う。画像の見当合わせ処理を経た被検査画像については差分検査方法を用いてモデルとの比較を行い、例えば絶対差の最大値又は絶対差の和が閾値を超えた区域のような赤、緑、青の３つの分量差異が大きい区域を見つける。見つけた差異のある区域に対して汚損類型の識別を行い、そして、例えば針孔、色の歪み、インクのはね上げによる不潔、黒点、文字のぼけ、汚れ、しわ、印刷漏れ、刮げによる傷、位置ずれなどのような汚損類型を分析する。最後に、対応するモデルの被検査画像の処理結果を融合させ、汚損がある否か、汚損類型及び位置に基づき、需要に応じて処理結果を出力すると同時に、制御信号を出力して仕分け装置と印刷設備を制御する。
【００２１】
採集された画像に対する分析処理は以下の過程を含む。
（１）被検査画像を採集した上で（ステップＳ１０１）、まず、モデル画像に対する処理を行い、対応するモデルの検査区域を確定する（ステップＳ１０２）。検査区域は不規則なものでもよいし、規則的なものでもよいので、計算の便宜を図るために、幾つかの規則的な区域を検査区域とする。正確な検査区域を見つけ、少量の区域が重なるとともに各センサ（１，２）に対応する検査区域の合併が印刷物４のすべての区域をカバーするために、人間とコンピュータのインタラクションで検査区域を確定する。嵌込式作業の検査設備は、コンピュータとの間に、画像をコンピュータに伝送するための通信インターフェースを必要とし、人間とコンピュータのインタラクションにより確定された検査区域の情報を検査装置に伝送する。
【００２２】
（２）次に、画像の見当合わせを行う（ステップＳ１０３）。センサ組（１，２）から得られた1組の画像は、対応するモデルとマッチングされていれば、比較することが可能となる。被検査画像とモデルとのマッチングは幾何校正の方法にて実現している。画像センサ組の取り付けが固定的であるとともに、光電気検査装置を通して印刷物４の露光に対する制御を行うため、画像上における被検査印刷物の位置ずれは小さい。また、目標画像とモデルとの間には小さな変位及び回転の歪みしかなく、大きな範囲での歪みがないため、印刷物の変形（凹凸）により引き起こされた歪みは無視してもよい。回転及び変位の歪みだけを考慮すればよいため、二対の制御点に対して一次方程式を用いれば幾何歪み校正を行うことができる。ただし、精度を高めるためには、複数対の制御点にて例えば変位及び回転角度又は座標変換方程式のパラメータのような幾何校正パラメータを計算してもよい。
【００２３】
通常、幾何校正は人間とコンピュータのインタラクションで制御点を確定するようになっている。しかし、このような方法は精度要求の高い印刷物の検査にとって不十分である。本発明は、小さな区域で制御点を見当合わせする自動検索方法を用いる。即ち、まず作業者がモデル画像上で明らかな模様を有する幾つかの例えば３２×３２の大きさの小区域を選択して（図４のステップＳ２０２参照）、最小誤差の見当合わせ検索を行う（同ステップＳ２０４参照）。具体的には絶対誤差の最小化、２乗平均誤差の最小化を用いて、最小誤差の見当合わせを行う。見当合わせを行った各組の小区域における中心座標（又は所定位置）を２枚の画像に対する幾何校正の１対の制御点としている。画像上における被検査印刷物の位置ずれが小さいため、最小誤差の見当合わせ検索は小さな範囲内で行うことができる。例えばモデル画像に対応する位置で水平と垂直における±１６の画素範囲内で行う。
【００２４】
（３）次に、モデル画像と被検査画像との比較を行う（ステップＳ１０４）。モデル画像と被検査画像との比較は赤、緑、青の３つのバンド差分の方法を用いて汚損検査を行い、具体的にはこの３つバンドの絶対差の最大値、絶対差の和などの方法を利用できる。そして、誤差が閾値未満に収まるか否かを判定し（ステップＳ１０５）、閾値を超えた画素（Ｓ１０５でＮＯ）からなる区域を汚損区域としている。
【００２５】
（４）次に、汚損類型の識別を行う（ステップＳ１０６）。検出された汚損区域は、その形や色の変化などの特徴に基づいて、モード識別方法を用いて汚損類型が確定される。汚損類型の識別後、その他のモデルの有無を判定する（ステップＳ１０７）。その他のモデルが有る場合には（Ｓ１０７でＹＥＳ）、ステップＳ１０３に戻って被検査画像との見当合わせを行う。
【００２６】
（５）最後に、処理結果の出力と制御を行う（ステップＳ１０８）。検査結果に基づいて、制御信号を出力して被検査印刷物の仕分けを制御できる。また、制御信号を出力して印刷設備をリアルタイムで調整・制御できる。さらに、例えば汚損の位置、類型などの情報からなる検査結果を、通信インターフェースを介してサーバーに出力して保存させ、又は既存のメモリに保存させて、後の分析に用いることができる。
【００２７】
図４は、画像の見当合わせ過程を示している。まず、モデル画像を取得して（ステップＳ２０１）、一つの小区域を選択するとともに（ステップＳ２０２）、被検査画像を取得する（ステップＳ２０３）。そして、選定された各小区域に対し最小誤差の見当合わせ検索を行って（ステップＳ２０４）、制御点の座標を確定する（ステップＳ２０５）。他の見当合わせ区域が有る場合には（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、再び最小誤差の見当合わせ検索を行う（Ｓ２０２，Ｓ２０４）。次に、確定された制御点の座標によって座標変換方程式のパラメータを確定する（ステップＳ２０７）。最後に、対応するモデル画像との比較を行うために、モデル画像空間に映した画素の値を確定する（ステップＳ２０８）。
【００２８】
本発明は上記実施形態に限定されず、その他の形態にて実施してもよい。本技術分野の当業者が、本発明が公開した内容から連想して得た構成は本発明の保護範囲に属すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を具体化した一実施形態に係る高知能デジタルイメージ検査システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】図１の検査システムの電気的構成を示す回路図。
【図３】図１の検査システムによる信号処理の計算方法を示すフローチャート。
【図４】図１の検査システムによる画像の見当合わせを示すフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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